1、电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术原理原理第六章半导体元器件3:16:481第6章 半导体元器件p6.1 从电子管到晶体管p6.2 半导体p6.3 半导体二极管 p6.4 晶体管p6.5 场效应晶体管3:16:4926.5 场效应晶体管p场效应晶体管（FET）是利用电场效应来控制半导体中电流的半导体器件。n起控制作用的电极称为栅极基极；n漏极集电极n源极发射极。p改变施加在场效应管栅极上的电压，就可以控制漏极和源极之间的电流，所以场效应管是一种电压控制型器件；p与之对比，晶体管通常被看做电流控制型器件，用基极电流控制集电极电流。3:16:4936.5 场效应晶体管p场效应管比晶体管噪声更低、
2、热稳定性更好、抗辐射能力更强、输入阻抗很高。p6.5.1 结型场效应管p6.5.2 绝缘栅型场效应管p6.5.3 场效应管的特性p6.5.4 场效应管的应用 3:16:4946.5.1 结型场效应管 pJunction Field-Effect Transistor，JFETp 1结型场效应管的基本结构 3:16:4951结型场效应管的基本结构p场效应管电路符号中箭头的方向与晶体管电路符号中箭头一样，都是从P区指向N区 3:16:4962结型场效应管的工作原理 p场效应管是依靠多子导电的（晶体管的电流放大作用是依靠少子导电实现的）n使用多子导电的场效应管比使用少子导电的晶体管更加稳定。n场效应
3、管为单极型（Unipolar）器件。n晶体管内部的既有空穴导电，又有电子导电，称之为双极型晶体管（Biplar Junction Transistor，BJT）3:16:497结型场效应管的工作原理（续）3:16:498结型场效应管的工作原理（续）3:16:499结型场效应管的工作原理（续）3:16:49103结型场效应管的特性曲线3:16:4911结型场效应管的特性曲线（续）p可变电阻区p恒流区、放大区或饱和区p夹断区p击穿区n恒流区特性21PGSDSSDUUII3:16:49126.5 场效应晶体管p6.5.1 结型场效应管p6.5.2 绝缘栅型场效应管p6.5.3 场效应管的特性p6.5
4、.4 场效应管的应用 3:16:49136.5.2 绝缘栅型场效应管p绝缘栅型场效应管的栅极是“绝缘”的，其栅源间的电阻非常大；p低功耗、结构简单p栅极（通常用金属铝制作）与半导体之间存在一个二氧化硅薄层，形成“金属-氧化物-半导体”这样的结构，所以绝缘栅型场效应管通常被称为MOS场效应管（Metal-Oxide-Semiconductor FET）。3:16:49141绝缘栅型场效应管的基本结构 p根据导电沟道的不同特性，IGFET分为nN沟道nP沟道n增强型（Enhancement-type）n耗尽型（Depletion-type）3:16:4915绝缘栅型场效应管的基本结构（续）3:16
5、:49164种IGFET的电路符号p虚线表示增强型，实线表示耗尽型；p箭头总是从P区指向N区，所以箭头向内代表N沟道，箭头向外代表P沟道。3:16:49172绝缘栅型场效应管的工作原理和特性曲线p绝缘栅型场效应管是一种电压控制型器件，n栅极和源极之间的电压UGS为控制信号，n漏极电流ID为被控制信号。3:16:4918（1）N沟道增强型IGFETpIGFET不能像JFET那样靠改变耗尽层宽度来控制漏极和源极间沟道的导电性能。3:16:4919 UGS对ID的控制作用3:16:4920UGS对ID的控制作用（续）3:16:4921 UDS对ID的控制作用（续）3:16:4922 N沟道增强型IG
6、FET的特性曲线 pN沟道增强型IGFET在恒流区的转移特性p其中ID(on)称为通态漏极电流（On State Drain Current），它是UGS2UGS(th)时的ID值。2)()(1thGSGSonDDUUII3:16:4923N沟道增强型IGFET特性曲线（续）3:16:4924（2）N沟道耗尽型IGFET 在恒流区的转移特性2)(1offGSGSDSSDUUII3:16:4925N沟道耗尽型IGFET特性曲线3:16:4926（3）P沟道IGFET p增强型p耗尽型（分析略）3:16:49276.5 场效应晶体管p6.5.1 结型场效应管p6.5.2 绝缘栅型场效应管p6.5.
7、3 场效应管的特性p6.5.4 场效应管的应用 3:16:49286.5.3 场效应管的特性p1场效应管的特性曲线p2场效应管的特性参数 3:16:49291场效应管的特性曲线 p场效应管的漏极电流ID既受栅源电压UGS的控制，又受漏源电压UDS的控制：n漏极输出特性曲线描述了场效应管在不同UGS、UDS作用下的ID值，n转移特性曲线则特别描述了场效应管工作在放大区时UGS对ID的控制。3:16:4930场效应管的特性曲线（续）p改变UGS将改变导电沟道的宽度，从而改变漏极和源极间的导电性能。n当改变UGS使沟道宽度为零时，场效应管截止；n当沟道宽度不为零，而且UDS较小时，它对沟道的影响可以
8、忽略，场效应管工作于（受UGS控制的）可变电阻区。3:16:4931场效应管的特性曲线（续）p增大UDS，它对沟道的影响不能忽略，n随着UDS的增大，沟道将发生预夹断，使场效应管进入恒流区（放大区）；nUDS过大，将使场效应管发生击穿。p当把场效应管作为一种电压控制电流型的放大器件时，UGS为输入（控制）信号，ID为输出（被控制）信号。3:16:49322场效应管的特性参数 p开启电压UGS(th)（或UT）p夹断电压UGS(off)（或UP）p饱和漏极电流IDSS p输入电阻RGS p低频跨导（互导）gm p最大漏极功耗PDM 3:16:49336.5.4 场效应管的应用p利用恒流区“ID基本上只受UGS控制，UGS不变则ID基本不变”的特点，可用场效应管实现放大器和恒流源。p利用可变电阻区“沟道电阻受只受UGS控制”的特点，可用场效应管实现压控线性电阻。p利用夹断区“漏极电流ID为零”的特点，可用场效应管实现做无触点的电子开关。p场效应管不允许工作在击穿区，长时间通过大电流会烧毁场效应管。3:16:4934
